スピーカの周波数特性の測定 - nanzan university · 2017-05-27 ·...
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スピーカの周波数特性の測定2013SE138 成田貴一
指導教員:藤井勝之
1 はじめに
研究室の講義でスピーカの製作を行い,そこから興味を
もったスピーカについて詳しく調べる.現代では昔よりも
音楽を聞くことが多くなった.普段の生活では音楽を再生
する時にオーディオ機器などが用いられる.聞く音楽や用
途によっては用いるスピーカを変えたりすることもある.
一般に高価なオーディオ機器は音質が良いという特徴が
あるが,高いためなかなか手が出ないということもあるた
め自作をする人が少なからずいる.また自作の利点として
は,コストが高価な一般のオーディオ機器よりも安価でで
きるということや,自分の使用用途によって自分の思うよ
うな物を製作できること,製作したスピーカの音を楽しむ
という目的だけでなく自分で作るという過程で工夫したり
木を切ったりするという面でも楽しさがある.
本論文ではスピーカを製作したものの性能評価を行う.
また実験環境や,スピーカそのものが周波数特性に与える
変化について比較することを提案する.
2 提案
研究室の講義ではブックシェルフ型スピーカの製作を
行ったが,その時は製作した物の性能評価は行わなかった.
本論文では講義で扱ったブックシェルフ型とは異なった密
閉型スピーカの製作を行い,計測を行い性能評価を行う.
先行研究ではスピーカのエンクロージャーという部分に
強化段ボールを素材として用いて,木材で作った場合との
比較実験が行われており,実験結果から木材と強化段ボー
ルでは同じエンクロージャの仕様では差異がないという結
果がある [1].本研究では,製作したスピーカの性能評価を
行い,さらに他の種類のスピーカとの性能を比較すること
を提案する.
3 実験
ここでは,製作したスピーカの仕様や実験環境,実験結
果について示す.
3.1 実験システム
実験システムとして,スピーカは scanspeak社製,フル
レンジスピーカユニット 5F/8422T01 を用いたダブルバ
スレフ型スピーカとバックロードホーンスピーカを,エン
クロージャにはMDF板を用いた [2].アンプは PHILIPS
社製アナログパワー IC:TDA1552Q を使用したものを
用いた.測定器は,フリーソフトの wavespectra を使い
ノートパソコンからデータを取り込んだ.計測用マイクは
RODE社製の NT2-Aを用いた.
図 1 スピーカーユニット (5F/8422T01)の周波数特性 [3]
表 1 スピーカユニット (5F/8422T01)の仕様 [3]
インピーダンス 8Ω
最低共振周波数 118Hz
出力音圧レベル 80dB
最大入力 5W
表 2 コンデンサマイク (NT2-A)の仕様 [4]
形式 コンデンサータイプ
指向性 3段階切替式
周波数特性 20Hz-20kHz
動作電圧 3V
感度 -36dB
出力インピーダンス 200Ω
寸法 径 5.5cm×長さ 20.8cm
重量 約 860g
電源ファンタム 48V
3.2 測定環境
音源は日本オーディオ協会から出ている CD を用いた
[5].実験で使用した音源は 20~20kHz のスイープ波であ
る (CD NO.41).各周波数をスピーカから出力したものを
コンデンサマイク NT2-Aを使い音を拾い,オーディオイ
ンターフェース ZOOM R16を通し,wavespectraでデー
タを実測した.スピーカとマイク間の距離はユニットの
バッフル表面から 15cmとして測定した.測定場所は南山
大学の S15実験室で雑音がなるべく入らないよう人がいな
い環境で実験を行った.スピーカの音源はユニットなども
含めたバッフル面全体であると仮定して計測を行った.
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実験の概略図を図 2に,実験の様子を図 3に,使用したス
ピーカの構造を図 4に,実験結果を図 5,6に示す.
図 2 実験の概略図
図 3 実験の様子
図 4 スピーカの構造
図 5 ダブルバスレフ型を用いた場合 (CD NO.41)
図 6 バックロードホーンを用いた場合 (CD NO.41)
4 考察と今後の課題
本研究では,作製したスピーカについての性能評価と比
較を行った.得られたグラフから図 5では,図 1のフルレ
ンジユニットの周波数特性通り,最低共振周波数 118Hz辺
りで音圧のピークを迎えていることが分かる.また 400Hz
までの音圧レベルが 400Hz 以降と比べて少しだけ盛り上
がってることから低音を増強していることがわかる.得ら
れたグラフから図 6ではダブルバスレフとは異なり 400Hz
前までを増強していることがわかるが,その後は周波数特
性が乱れていることが分かる.このことからダブルバスレ
フのほうが幅広い周波数帯を効率よく再生できることも言
える.この2つの結果から同じユニットを用いてもエンク
ロージャの構造の違いによって周波数特性が変化している
ことが本研究で確認できた.今後は,今回できなかったユ
ニットの情報からエンクロージャの設計をして作製したも
のとユニット自体の既存の周波数特性との比較を行うこと
が課題である.
謝辞
本研究を進めるにあたり,ご尽力いただきました藤井研
究室 3年生の磯貝昇吾君に感謝致します.
参考文献
[1] 磯山拓都・森幸男,喜山嘉明,“強化段ボールをエンク
ロージャ素材に用いた音響特性,”電子情報通信学会技
術研究報告,ppp.367-370,2014-5.
[2] 坪内久美雄,スピーカ工作の基本実例集,大谷隆夫 (編)
株式会社音楽之友社,東京,2013.
[3] 株式会社 scanspeak,5F/8422T01 http://www.scan-
speak.dk/datasheet/pdf/5f-8422t01.pdf,3,2016.
[4] 株式会社 RODE,NT2-A,
http://ja.rode.com/microphones/nt2-a,2016.
[5] 一般財団法人日本オーディオ協会,CD-1 AU-
DIOTEST.
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